Операційні системи

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Введення.

Історія створення та розвитку операційних систем

Різновиди сучасних операційних систем

Конкурентна боротьба сучасних операційних систем.

Обчислювальні та операційні системи

Література

Введення.

Поняття операційної системи.

Операційна система (ОС) - комплекс системних і керуючих програм, призначених для найбільш ефективного використання всіх ресурсів обчислювальної системи (ПС) (Обчислювальна система - взаємопов'язана сукупність апаратних засобів обчислювальної техніки і програмного забезпечення, призначена для обробки інформації) і зручності роботи з нею.

Призначення ОС - організація обчислювального процесу в обчислювальній системі, раціональний розподіл обчислювальних ресурсів між окремими вирішуваних завдань; надання користувачам численних сервісних засобів, що полегшують процес програмування і налагодження завдань. Операційна система виконує роль своєрідного інтерфейсу (Інтерфейс - сукупність апаратури і програмних засобів, необхідних для підключення периферійних пристроїв до ПЕОМ) між користувачем і ВС, тобто ОС надає користувачеві віртуальну НД Це означає, що ОС значною мірою формує у користувача уявлення про можливості ПС, зручність роботи з нею, її пропускної здатності. Різні ОС на одних і тих же технічних засобах можуть надати користувачеві різні можливості для організації обчислювального процесу або автоматизованої обробки даних.

У програмному забезпеченні НД операційна система займає основне положення, оскільки здійснює планування і контроль за все обчислювального процесу. Будь-яка з компонент програмного забезпечення обов'язково працює під управлінням ОС.

Відповідно до умов застосування розрізняють три режими ОС: пакетної обробки, розділення часу, і реального часу. У режимі пакетної обробки ОС послідовно виконує зібрані в пакет завдання. У цьому режимі користувач не має контакту з ЕОМ, отримуючи лише результати обчислень. У режимі поділу часу ОС одночасно виконує кілька завдань, допускаючи звернення кожного користувача до ЕОМ. У режимі реального часу ОС забезпечує управління об'єктами відповідно до прийнятими вхідними сигналами. Час відгуку ЕОМ з ОС реального часу на обурює вплив має бути мінімальним.

Історія створення та розвитку операційних систем.

1. Стандарт CP / M

Початок створенню операційних систем для мікроЕОМ поклала ОС Ср / М. Вона була розроблена в 1974 році, після чого була встановлена ​​на багатьох 8-розрядних машинах. У рамках цієї операційної системи було створено програмне забезпечення значного обсягу, що включає транслятори з мов Бейсік, Паскаль, Сі, Фортран, Кобол, Лісп, Ада і багатьох інших, текстові (Текстові процесори - це найбільш широко використовуваний вид прикладних програм. Вони дозволяють готувати документи набагато швидше і зручніше, ніж за допомогою друкарської машинки. Текстові процесори дозволяють використовувати різні шрифти символів, абзаци довільної форми, автоматично переносять слова на новий рядок, дозволяють робити виноски, включати малюнки, автоматично нумерують сторінки і виноски тощо) і табличні процесори , системи управління базами даних, графічні пакети (Система управління базами даних (СКБД) - дозволяє управляти великими інформаційними масивами - базами даних), символьні отладчики і інші проблемно орієнтовані програми.

Успіх системи в значній мірі був зумовлений її граничною простотою і компактністю, можливістю швидкого налаштування на різні конфігурації ПЕОМ. Перша версія системи займала всього 4 К, що було дуже важливо в умовах обмеженості обсягів пам'яті ПЕОМ того часу.

2. Операційні системи типу DOS

ОС типу DOS стала домінуючою з появою 16-розрядних ПЕОМ, що використовують 16-розрядні мікропроцесори типу 8088 і 8086. З точки зору довголіття жодна операційна система для мікрокомп'ютерів не може навіть наблизитися до DOS. З моменту появи в 1981 році DOS поширилася настільки широко, що завоювала право вважатися самою популярною в світі ОС. Незважаючи на деякі свої недоліки і на те, що більша її частина грунтується на розробках 70-х років, DOS продовжує існувати і поширюватися і понині. Добре це чи погано, вона, ймовірно, буде домінувати на ринку операційних систем протягом найближчого часу. В даний час для DOS розроблений величезний фонд програмного забезпечення. Є транслятори (Транслятор - програма, автоматично перетворює програму на мові програмування в послідовність інструкцій. Різновиди трансляторів - компілятор, інтерпретатор) для практично всіх популярних мов високого рівня, включаючи Бейсік, Паскаль, Фортран, Сі, Модула-2, Лісп, Лого, АПЛ , Форт, Ада, Кобол, ПЛ-1, Пролог, Смолток та ін; причому для більшості мов існує кілька варіантів трансляторів. Є інструментальні засоби для розробки програм в машинних кодах - асемблери, символьні отладчики і ін Ці інструментальні засоби супроводжуються редакторами, компонувальник і іншими сервісними системами, необхідними для розробки складних програм. Крім системного програмного забезпечення для DOS створено безліч прикладних програм.

3. Стандарт MSX

Цей стандарт визначав не тільки ОС, але і характеристики апаратних засобів для шкільних ПЕОМ. Відповідно до стандарту MSX машина повинна була мати оперативну пам'ять обсягом не менше 16 К, постійну пам'ять об'ємом 32 К з вбудованим інтерпретатором мови Бейсік, кольоровий графічний дисплей з роздільною здатністю 256х192 пікселів й 16 квітами, трьохканальний звуковий генератор на 8 октав, паралельний порт для підключення принтера і контролер для керування зовнішнім накопичувачем, що підключається зовні.

Операційна система такої машини повинна була мати такими властивостями: необхідна пам'ять - не більше 16 К, сумісність з СР / М на рівні системних викликів, сумісність з DOS за форматами файлів на зовнішніх накопичувачах на основі гнучких магнітних дисків, підтримка трансляторів мов Бейсік, Сі, Фортран та Лісп. Таким чином, ця операційна система, що отримала назву MSX-DOS, враховувала необхідність підтримки великого програмного забезпечення, розробленого для СР / М, і одночасно орієнтувалася на нові на той час розробки, пов'язані з DOS.

4. Операційні системи, засновані на графічному інтерфейсі

Крім широко поширених машин, що проектуються у відповідності зі сформованими стандартами, часто створюються машини, в яких особливо виділяється яке-небудь властивість. Так, найбільшу увагу на початку та в середині 80-х років залучили своїми графічними можливостями машини Macintosh і Amiga. У першій з них дисплей був монохромним, в другій - кольоровим, але обидві відрізнялися високою роздільною здатністю і швидкістю виведення графічної інформації на дисплей.

Операційні системи для цих машин були спроектовані так, щоб максимально використати можливості роботи з графікою. У них використовується багатовіконний інтерфейс та маніпулятор "миша". Для вибору тієї чи іншої операції або робочого об'єкта на екран виводиться кілька умовних графічних символів (піктограм), серед яких користувач робить вибір за допомогою "миші".

5. Пі - система

У початковий період розвитку персональних комп'ютерів була створена операційна система USCD p-system. Основу цієї системи складала так звана П-машина - програма, що емулює гіпотетичну універсальну обчислювальну машину. П-машина імітує роботу процесора, пам'яті і зовнішніх пристроїв, виконуючи спеціальні команди, звані П-кодом. Програмні компоненти Пі-системи (у тому числі компілятори) складені на П-коді, прикладні програми також компілюються в П-код. Таким чином, головною відмінною рисою системи є мінімальна залежність від особливостей апаратури ПЕОМ. Саме це забезпечило переносимість Пі-системи на різні типи машин. Компактність П-коду і зручно реалізований механізм підкачки дозволяв виконувати порівняно великі програми на ПЕОМ, що мають невелику оперативну пам'ять.

Однак принциповою особливістю даної системи був переважно інтерпретаційний режим виконання прикладних програм, що спричиняло інтенсивні обміни інформацією між оперативною пам'яттю і зовнішніми накопичувачами. Внаслідок відбувалося істотне уповільнення роботи.

6. Операційні системи сімейства UNIX

Система UNIX придбала популярність у зв'язку з її успішним використанням на міні-ЕОМ. Цей успіх став поштовхом до того, щоб створити подібну систему і для персональних комп'ютерів. Як правило, різні версії ОС, що відносяться до цієї родини, мають свої назви, але в основних рисах повторюють особливості UNIX.

UNIX - операційна система, яка дозволяє здійснити виконання робіт у многопользовательском і багатозадачному режимі. Спочатку вона призначалася для великих ЕОМ, щоб замінити MULTICS. UNIX є дуже потужним засобом у руках програміста, але вимагає дуже великого обсягу ОЗП і простору диска. Незважаючи на спроби стандартизувати цю операційну систему, існує велика кількість різних його версій, головним чином тому, що вона була поширена у вигляді програми на мові Сі, яку користувачі стали модифіковані для своїх власних потреб.

Головною відмінною рисою цієї системи є її модульність і великий набір системних програм, які дозволяли створити сприятливу обстановку для користувачів-програмістів. Система UNIX органічно поєднується з мовою Сі, на якому написано більше 90% її власних модулів. Командний мову системи практично збігається з мовою Сі, що дозволяло дуже легко комбінувати різні програми при створенні великих прикладних систем.

UNIX має "оболонку", з якою користувач безпосередньо взаємодіє, і "ядро", яке, власне, і керує діями комп'ютера. Комп'ютер виводить як запрошення для введення команд доларовий знак. Через тривалості користування цієї операційної системи кількість команд дуже велике. На додаток до команд з управління файлами, які присутні в будь-якій операційній системі, UNIX має, принаймні, один текстовий редактор, а також форматер тексту і компілятор мови Сі, що дозволяє, у міру потреби, модифіковані "оболонку".

Від UNIX багато інших операційні системи перейняли такі функції, як перепризначення, канал і фільтр, а проте UNIX має безсумнівно перевага в тому, що вона з самого початку розроблялася як многопользовательская і багатозадачна операційна система. Імена файлів можуть мати 14 знаків, причому в іменах файлів розрізняються великі та малі літери. Початковий набір команд операційної системи розширився до 143 у версії 7.0; у версії System III додалася ще 71 команда, ще 25 - у Berkeley 4.1 і наступні 114 в Berkeley 4.2. Через такої великої кількості команд UNIX не відноситься до найбільш зручним для користувача мов. Робота полегшується, якщо застосовувати графічний користувальницький інтерфейс, але оскільки таку кількість команд і без того займає значний об'єм пам'яті, цей інтерфейс вимагає ще більшого обсягу пам'яті і простору диска.

Різновиди сучасних операційних систем

1. MS-DOS

MS DOS є найбільш широко поширеною операційною системою для персональних комп'ютерів. Число прикладних програм для MS-DOS складає десятки тисяч, Такої великої кількості програм у бистроразвівающейся комп'ютерної сфері ніколи не було. Ця різноманітність програм дозволяє утримувати операційній системі MS DOS провідне положення серед більш прогресивних і потужніших операційних систем. Природно, що ця ОС має свої переваги і недоліки.

Обмеження DOS

Без сумніву, головна відмітна риса обчислювальних систем 90-х років - графічний інтерфейс користувача (graphical user interface, GUI). Прихильники GUI стверджують, що цей орієнтований на безпосереднє візуальне сприйняття оброблюваних об'єктів інтерфейс сильно прискорює роботу з ПК і за рахунок простоти освоєння робить його більш доступним масовому споживачеві.

Більш серйозний недолік - обмеження пам'яті, доступної DOS-програм - 640 К. Насправді DOS може використовувати до 1 Mb ОЗУ, але архітектура IBM PC скорочує доступну пам'ять до 640 К. Є безліч обхідних шляхів - відображається пам'ять, розширена пам'ять, розширювачі DOS , блоки верхньої пам'яті, створювані диспетчерами пам'яті для процесора 80386, але факт залишається фактом: не існує природного способу, що дозволяє прикладним програмам використовувати мегабайти ОЗУ, встановлені на сучасних машинах.

Єдиний надійний спосіб подолати ці бар'єри раз і назавжди - змусити процесор працювати в захищеному режимі. Але ні DOS, ні її прикладні програми не здатні працювати в цьому режимі, тому величезні простору розширеної пам'яті залишаються недоступними для більшості програм.

Кістякова природа DOS приваблює розробників програмного забезпечення. Більшість основних прикладних програм спілкуються з екраном, клавіатурою і принтером в обхід DOS, так як надані нею послуги з організації інтерфейсу з цими та іншими пристроями абсолютно недостатні. DOS, наприклад, не підтримує введення-виведення через послідовний порт за перериваннях. Програмісти витрачають досить багато часу на написання драйверів для сотень різних принтерів і відеоадаптерів. Конфігурації обладнання бувають настільки різноманітними, що важко написати програму, яка працювала б на будь-якому IBM-сумісному комп'ютері. Крім загальної файлової системи DOS тут мало чим може допомогти.

Прикладна програма, написана для Windows, навпаки, буде працювати на будь-якому ПК, що задовольняє жорстким вимогам Windows. Що важливо, відповідальність за підготовку драйверів перекладається з розробника програмного забезпечення на виробника обладнання, так що розробник може присвятити більше часу роботі над ядром програми.

Не так-то просто навчитися користуватися різними DOS-програмами. У DOS немає стандартного інтерфейсу для прикладних програм, тому те, що працює в одній програмі, найімовірніше, не буде працювати в іншій. Для того щоб записати файл в Windows-програмі досить вибрати пункт Save з меню File. У програмі WordPerfect for DOS для того, щоб розпочати цей процес, необхідно натиснути F10. У пакеті Lotus 1-2-3 - / FS. Цей список можна продовжувати скільки завгодно. Дослідження показують, що середній користувач IBM-сумісного ПК регулярно використовують дві-три прикладні програми, користувачі ж комп'ютерів Macintosh - майже вдвічі більше. Одне з можливих пояснень такої різниці полягає в тому, що завдяки подобою програмних виробів для Macintosh користувач, знайомий з однією прикладною програмою, легше освоює інші.

Ще один "чорний куля" проти DOS - повна відсутність мультизадачності. DOS призначена для одночасного виконання тільки однієї програми, і спроби змусити її працювати по-іншому (за винятком деяких дуже специфічних випадків) чреваті крахом системи. Навіть резидентні програми (TSR), що є обмеженим, але все ж вельми корисним винятком з правила, ускладнюють справу, коли конфліктують один з одним або з іншими елементами системи. Є велика кількість виробів різних фірм, які забезпечують мультизадачність або перемикання завдань в системах, що базуються на DOS, але жодна з них не може порівнятися по ефективності з такою операційною системою, як OS / 2, яка з самого початку була призначена для одночасної роботи декількох програм .

Сила в простоті

Одна з найбільш очевидних сильних сторін DOS - помірні вимоги до обладнання. Для того, щоб працювати з Windows на більш-менш прийнятній швидкості, необхідний як мінімум ПК на основі процесора 80386 з не менш ніж 4Мбайт ОЗУ. Якщо треба DOS може цілком нормально працювати з 640 Кбайт і на процесорі 8088. DOS-програми працюють швидко, здебільшого завдяки тому, що більшість з них використовує текстовий режим дисплея. Навіть графічні DOS-програми, як правило, у кілька разів швидше за своїх Windows-аналогів, тому що над ними не висить GDI (Graphics Device Interface, інтерфейс графічного пристрою, компонент Windows, який використовується програмами для виведення на екран). Те, що один тлумачить як недолік, іншому здається гідністю. Для користувача, знайомого з командами DOS і досить швидко працює на клавіатурі, командний рядок - зброя, а не пастка.

Простота DOS дозволяє робити те, що нездійсненне в більш складних операційних середовищах. Наприклад, можна за допомогою команди DEBUG створити дуже потужні утиліти. API (application programming interface, інтерфейс прикладних програм) DOS досить простий, і навіть починаючі програмісти можуть навчитися писати корисні програми. У той же час API Windows дуже складний і для оволодіння їм необхідно кілька місяців. Крім того, створення програм для Windows вимагає витончених інструментальних засобів, зокрема редакторів ресурсів, компіляторів отладчиков, що працюють у цій операційній системі. Не випадково, що для Windows набагато менше умовно безкоштовного і безкоштовного програмного забезпечення.

2. Windows 3.1x

Ключовою ідеєю Windows є забезпечення повної незалежності програм від апаратури. Система Windows 3.1 спочатку створювалася так, щоб повністю взяти на себе спілкування з конкретним типом дисплея або принтера. Як користувачеві, так і програмісту, що створює додаток під Windows надані універсальні засоби, що знімають проблему забезпечення сумісності з конкретною апаратурою (апаратна сумісність) і програмним забезпеченням (програмна сумісність).

Уніфікований єдиний графічний інтерфейс з користувачем полегшує вивчення нових програмних продуктів.

Одним із засобів, що забезпечують програмну сумісність, є механізм обміну даними між різними додатками. Спеціальний "поштовий ящик" (clipboard) Windows 3.1 дозволяє користувачеві переносити інформацію з одного додатка в інше, не піклуючись про її форматі і поданні. На відміну від професійних операційних систем, де механізм обміну даних між програмами доступний тільки програмісту, в Windows 3.1 це робиться дуже просто і наочно для користувача.

Механізм обміну даних між додатками - життєво важлива властивість багатозадачного середовища. І в даний час виробники програмного забезпечення прийшли вже до висновку, що для перенесення даних з однієї програми до іншої одного "поштової скриньки" явно недостатньо. З'явився новий, більш універсальний механізм - OLE (Object Linking Embedded - Вбудована Об'єктна Зв'язок), який дозволяє переносити з одного додатка в інше різнорідні дані.

Windows не тільки дозволяє працювати зі звичним програмним продуктом, але і пропонує додаткові можливості (запуск декількох програм одночасно, швидке переключення з однієї програми на іншу, обмін даними між ними і т.п.). Забезпечена можливість роботи з усіма прикладними програмами MS - DOS (текстовими процесорами, СУБД, електронними таблицями та ін.)

Windows 3.1 може працювати в одному з трьох режимів: Real (реальному), Standart (стандартному), 386 Enhanced (розширеному). У процесі установки Windows аналізує наявні апаратні ресурси і автоматично встановлює режим, найбільш повно використовує можливості наявної апаратури.

У реальному режимі Windows 3.1 не використовує апаратні можливості, не підтримувані MS - DOS (цей режим є єдино можливим для ПК з процесорами 8086/8088): як і в MS - DOS, користувач обмежений оперативною пам'яттю в 640 Кбайт.

У стандартному режимі (можливе на комп'ютерах з процесором 80286 або 80386) Windows 3.1 повністю використовує наявну на комп'ютері розширену пам'ять, завантажуючи туди всі програми, написані спеціально для Windows. Програми DOS завантажуються в звичайну пам'ять.

У розширеному режимі (можливе на комп'ютерах з процесором 80386 і вище) під час запуску додатків (як Windows, так і звичайних програм для MS - DOS) Windows 3.1 підтримує т.зв. режим віртуальної машини (запускається програмі як би виділяється свій власний комп'ютер з усіма ресурсами), реалізуючи многозадачную середу.

Windows 3.1 дозволяє запускати одночасно декілька програм (у тому числі одну і ту ж програму кілька разів), з можливістю миттєвого перемикання з однієї програми на іншу. Це дозволяє ініціювати тривалий процес (друк, сортування та копіювання великих обсягів даних) і зайнятися іншою роботою, а не чекати, поки він закінчиться. Indows 3.1 x

3. Windows 95

Windows 95 являє собою продукт еволюційного розвитку системи Windows 3.1x і не означає повного розриву з минулим. Хоча вона несе в собі багато важливих змін у порівнянні з 16-розрядною архітектурою Windows, в ній збережені деякі найважливіші властивості її попередниці. Результатом стала поява гібридної ОС, здатної працювати з 16-розрядними прикладними програмами Windows, програмами, успадкованими від DOS, і старими драйверами пристроїв реального режиму і в той же час сумісної з істинними 32-розрядними прикладними програмами та 32-розрядними драйверами віртуальних пристроїв.

Серед найбільш важливих удосконалень, що з'явилися в Windows 95, - спочатку закладена в ній здатність працювати з 32-розрядними багатопотокових прикладними програмами, захищені адресні простори, що витісняє багатозадачність, набагато більш широке і ефективне використання драйверів віртуальних пристроїв і зросле застосування 32-розрядних хіповую для зберігання структур даних системних ресурсів. Її найбільш істотний недолік полягає у відносно слабку захищеність від погано працюючих програм, що містять помилки.

Кожна власна прикладна програма Windows 95 бачить неструктуроване 4 Gb-ное адресний простір, в якому розміщується вона сама плюс системний код і драйвери Windows 95. Кожна 32-розрядна прикладна програма виконується так, як ніби вона монопольно використовує весь ПК. Код прикладної програми завантажується в це адресний простір між позначками 2 і 4 Gb. Хоча 32-розрядні прикладні програми "не бачать" один одного, вони можуть обмінюватися даними через буфер обміну (Clipboard), механізми DDE і OLE. Усі 32-розрядні прикладні програми виконуються у відповідності з моделлю витісняючої багатозадачності, заснованої на управлінні окремими потоками. Планувальник потоків, що представляє собою складову частину системи управління віртуальною пам'яттю (VMM), розподіляє системний час серед групи одночасно виконуваних потоків на основі оцінки поточного пріоритету кожного потоку і його готовності до виконання. Витісняють планування дозволяє реалізувати набагато більш плавний і надійний механізм багатозадачності, ніж кооперативний метод, який використовується в Windows 3.1x.

Системний код Windows 95 розміщується вище кордону 2 Gb. У просторі між позначками 2 і 3 Gb знаходяться системні бібліотеки DLL кільця 3 і будь-які DLL, що використовуються декількома програмами. (32-розрядні процесори фірми Intel надають чотири рівні апаратного захисту, що зазначені поіменно, починаючи з кільця 0 до кільця 3. Кільце 0 найпривілейованіших.) Компоненти кільця 0 в системі Windows 95 відображаються в простір між 3 і 4 Gb. Ці важливі ділянки коду з максимальним рівнем привілеїв містять підсистему управління віртуальними машинами (VMM), файлову систему і драйвери VxD.

Область пам'яті між 2 і 4 Gb відображається в адресний простір кожної 32-розрядної прикладної програми, тобто воно спільно використовується всіма 32-розрядними прикладними програмами у вашому ПК. Така організація дозволяє обслуговувати виклики API безпосередньо в адресному просторі прикладної програми і обмежує розмір робочого множини. Проте за це доводиться розплачуватися зниженням надійності. Ніщо не може перешкодити програмі, що містить помилку, зробити запис у адреси, що належать системним DLL, і викликати крах всієї системи.

В області між 2 і 3 Gb також знаходяться всі запускаються вами 16-розрядні прикладні програми Windows. З метою забезпечення сумісності ці програми виконуються в спільно використовуваному адресному просторі, де вони можуть зіпсувати один одного так само, як і в Windows 3.1x.

Адреси пам'яті нижче 4 Mb також відображаються в адресний простір кожної програми і спільно використовуються всіма процесами. Завдяки цьому стає можливим сумісність з існуючими драйверами реального режиму, яким необхідний доступ до цих адресах. Це робить ще одну область пам'яті незахищеною від випадкового запису. До самим нижнім 64 До цього адресного простору 32-розрядні прикладні програми звертатися не можуть, що дає можливість перехоплювати невірні покажчики, але 16-розрядні програми, які, можливо, містять помилки, можуть записувати туди дані.

4. Windows NT

Windows NT по суті являє собою операційну систему сервера, пристосовану для використання на робочій станції. Цим обумовлена ​​архітектура, в якій абсолютний захист прикладних програм і даних бере верх над міркуваннями швидкості і сумісності. Надзвичайна надійність Windows NT забезпечується ціною високих системних витрат, тому для отримання прийнятної продуктивності необхідні швидкодіючий процесор і щонайменше 16 Mb ОЗУ. Як і в OS / 2 Warp, в системі Windows NT безпеку нижній пам'яті досягається за рахунок відмови від сумісності з драйверами пристроїв реального режиму. У середовищі Windows NT працюють власні 32-розрядні NT-прикладні програми, а також більшість прикладних програм Windows 95. Так само, як OS / 2 Warp і Windows 95, система Windows NT дозволяє виконувати у своєму середовищі 16-розрядні Windows-і DOS-програми.

Схема розподілу пам'яті Windows NT разюче відрізняється від розподілу пам'яті систем Windows 95 і OS / 2 Warp. Власні прикладним програмам виділяється 2 Gb особливого адресного простору, від кордону 64 До до 2 Gb (перші 64 До повністю недоступні). Прикладні програми ізольовані один від одного, хоча можуть спілкуватися через буфер обміну Clipboard, механізми DDE і OLE.

У верхній частині кожного 2 Gb блоку прикладної програми розміщений код, що сприймається прикладної програмою як системні бібліотеки DLL кільця 3. Насправді це просто заглушки, що виконують перенаправлення викликів, звані DLL клієнтської сторони (client-side DLLs). При виклику більшості функцій API з прикладної програми бібліотеки DLL клієнтської сторони звертаються до локальних процедур (Local Process Communication - LPC), які передають виклик і пов'язані з ним параметри в абсолютно ізольоване адресний простір, де содержітс власне системний код. Цей сервер-процес (server process) перевіряє значення параметрів, виконує запитану функцію і пересилає результати тому в адресний простір прикладної програми. Хоча сервер-процес сам по собі залишається процесом прикладного рівня, він повністю захищений від причини, яка його прикладної програми і ізольований від неї.

Між відмітками 2 і 4 Gb розташовані низькорівневі системні компоненти Windows NT кільця 0, в тому числі ядро, планувальник потоків і диспетчер віртуальної пам'яті. Системні сторінки в цій області наділені привілеями супервізора, які задаються фізичними схемами кільцевої захисту процесора. Це робить низькорівневий системний код невидимим і недоступним по запису для програм прикладного рівня але призводить до падіння продуктивності в брешемо переходів між кільцями.

Для 16-розрядних прикладних Windows-програм Windows NT реалізує сеанси Windows on Windows (WOW). Як і OS / 2 Warp, Windows NT дає можливість виконувати 16-розрядні програми Windows індивідуально у власних просторах пам'яті або спільно в поділюваному адресному просторі. Майже у всіх випадках 16 - і 32-розрядні прикладні програми Windows можуть вільно взаємодіяти, використовуючи OLE (при необхідності через особливі процедури thunk) незалежно від того, виконуються вони в окремій або загальній пам'яті. Власні прикладні програми та сеанси WOW виконуються в режимі витісняючої багатозадачності, заснованої на управлінні окремими потоками. Множинні 16-розрядні прикладні програми Windows в одному сеансі WOW виконуються відповідно до кооперативної моделлю багатозадачності. Windows NT може також виконувати в багатозадачному режимі кілька сеансів DOS. Оскільки Windows NT має повністю 32-розрядну архітектуру, не існує теоретичних обмежень на ресурси GDI і USER.

5. OS / 2 Warp

У квітні 1987 р. компанії IBM і Microsoft оголосили про спільні плани зі створення нової операційної системи: OS / 2. Минуло кілька років, і світ став свідком "шлюборозлучного процесу", в результаті чого у OS / 2 залишився один батько - компанія IBM, а фірма Microsoft віддала всі симпатії улюбленому дітищу, ім'я якому Windows. Важливо пам'ятати, що OS / 2 - це нова операційна система з графічним інтерфейсом користувача (ГІК), в той час як Windows представляє собою ГІП, що працює "поверх" DOS.

OS / 2 є повністю захищеною операційною системою, завдяки чому неможливі конфлікти між програмами в пам'яті. Багатозадачна система OS / 2 здатна виконувати одночасно кілька прикладних програм: наприклад, Ви можете почати перерахунок електронної таблиці, запустити друк документа в текстовому редакторі, зв'язковий пакет для прийому / передачі повідомлень електронної пошти, а потім продовжити пошук записів в базі даних.

Система OS / 2 підтримує багатопроцесорний прикладні програми, розраховані на одночасне виконання декількох внутрішніх функцій. Прикладами можуть служити текстовий редактор, в якому друк документа і перевірка правопису здійснюються паралельно; електронна таблиця з можливістю одночасного виконання функцій перерахунку і перегляду або база даних, в якій можна суміщати функції пошуку та записів.

Архітектура OS / 2 Warp Connect 3.0 багато в чому схожа на архітектуру Windows 95, але у її концепції закладено менше компромісів, пов'язаних з використанням старого 16-розрядного коду. У результаті з'явилася ОС з кращими, ніж у Windows 95, засобами захисту, в якій можна виконувати програми OS / 2, Win16 і DOS, проте несумісна з 16-розрядними драйверами пристроїв. 32-розрядні прикладні програми Windows не можуть виконуватися в середовищі OS / 2 Warp.

Власним 32-розрядним прикладним програмам OS / 2 є 4 Gb-ное окреме адресний простір. Код прикладних програм відображається в діапазон адрес від 0 до 512 Mb, системний код OS / 2 відображається в простір від 512 Mb до 4 Gb. Ця область системного коду використовується спільно всіма процесами. Виконувані 32-розрядні прикладні програми ізольовані один від одного, хоча вони можуть спілкуватися між собою за допомогою засобів вирізання і вставки (cut-and-paste) або механізму DDE OS / 2. У системі OS / 2 Warp застосовується модель витісняючої багатозадачності власних прикладних програм, що грунтується на управлінні окремими потоками.

Така організація має багато в чому тими ж достоїнствами і недоліками, що властиві Windows 95. Виділення системних ресурсів відбувається гладко, а виклики, які направляються до системні API, можуть обслуговуватися без істотних накладних витрат, так як системні DLL розташовані в тих же адресних просторах, що і викликає прикладна програма. Розмір робочого безлічі теж утримується в розумних межах, тому що не потрібно створювати множинні екземпляри системних DLL. Але захист не гарантується, оскільки погано працюючі прикладні програми все ж таки можуть зіпсувати важливі системні області.

Проте в деяких важливих аспектах OS / 2 Warp перевершує систему Windows 95. Проблеми обмеженості системних ресурсів не існує, так як в OS / 2 Warp не використовуються 64 До хіпи для зберігання структур даних системних DLL. Ця ОС також надає кілька службових коштів, відсутніх у Windows, в тому числі модель системних об'єктів (SOM) і REXX, потужний командний мова, яка використовується на багатьох платформах фірми IBM.

На додаток до власних 32-розрядних прикладних програм, OS / 2 Warp може виконувати 16-розрядні прикладні програми Windows. У залежності від того, яку версію ви придбали, OS / 2 Warp використовує для цієї мети або копію Microsoft Windows 3.1, або власні бібліотеки Win-OS / 2. У будь-якому випадку ви можете за своїм вибором запустити сеанс Windows для кожної Windows-програми або виконувати всі Windows-програми в спільно використовуваному адресному просторі. Останній підхід може забезпечити кращу сумісність, але загрожує обернутися втратою стійкості, тому що в цьому випадку ОС працює по суті подібно Windows 3.1x. OS / 2 Warp дозволяє також запускати прикладні програми DOS на легко конфігуруються віртуальних машинах DOS, що працюють в режимі витісняючої багатозадачності.

Архітектура OS / 2 не призначена для запуску в ній драйверів реального режиму, тому ваші апаратні засоби повинні поставлятися з власними драйверами OS / 2. Перевага такого підходу в тому, що OS / 2 може повністю захистити перші 4 Mb пам'яті прикладної програми, тобто область, яка як і раніше залишається незахищеною від аварійних збоїв в середовищі Windows 95.

Конкурентна боротьба сучасних операційних систем.

Вік Windows 3.1 бере своє, і три конкуруючі операційні системи (Windows 95, OS / 2 WARP і WINDOWS NT) готові зайняти її місце.

У Windows 3.x реалізована проста кооперативна модель багатозадачності, яка не може гарантувати навіть рівномірного розподілу системних ресурсів між кількома прикладними програмами. І хоча Windows 3.x піддавалася справедливій критиці за недостатність передбачених у ній засобів захисту пам'яті і примітивну модель багатозадачності, вона являла собою великий крок вперед у порівнянні з DOS і більш старими версіями цієї ж оболонки. Для користувачів, які мають повільними машинами з ОЗУ обмеженої місткості, вона як і раніше залишається найкращою альтернативою.

Однак система Microsoft Windows 3.1 і її кузен - мережевий продукт Windows for Workgroups 3.11 - застарівають на очах. Інтерфейс Windows функціонально зручний для підготовлених користувачів, але відсутність справжнього "робочого столу" і роздільні функції модулів Progtam Manager і File Manager невиправдано ускладнюють роботу рядових користувачів. Поставляються разом з операційною системою прикладні програми малопотужні, а обмеження або відсутність мережевих засобів не відповідає загальноприйнятим на сьогоднішній день стандартам.

Тому на зміну Windows 3.x прийшла Windows 95. Як і будь-який продукт з широкими функціональними можливостями, розрахований на задоволення запитів величезного ринку, Windows 95 не позбавлена ​​компромісних рішень. Багато її вражаючі досягнення будуть по заслугах оцінені користувачами PC, але в деяких областях Windows 95 доки ще тільки наздоганяє своїх конкурентів.

З точки зору базової архітектури Windows 95 - істинно 32-розрядна, багатопотікове операційна система з витісняючої багатозадачністю, що ставить її в один ряд з такими суперниками, як OS / 2, UNIX та Windows NT.

Найбільш важливі компроміси в архітектурі Windows 95 були породжені рішенням корпорації Microsoft зробити її сумісною з існуючими 16-розрядними прикладними програмами Windows і драйверами пристроїв реального режиму. Це дозволяє Windows 95 працювати з набагато більш широким спектром існуючих апаратних і програмних засобів, чим працюють OS / 2 або UNIX.

Новий інтерфейс з істинним "робочим столом", папками і лінійкою завдань набагато спрощує завдання користувача: викликаються правим клацанням миші контекстно-залежні меню забезпечують інтуїтивно зрозумілий спосіб управління середовищем. Безліч нових об'єктів інтерфейсу і стандартні діалоги надають у розпорядження програмістів багатий набір готових блоків для створення прикладних програм.

Windows 95 внесла значні поліпшення в архітектуру Windows, в тому числі істинно 32-розрядний інтерфейс прикладного програмування (API), захищені адресні простори для її власних 32-розрядних прикладних програм, витісняючу багатозадачність, поділ прикладних програм на потоки і більш широке використання віртуальних драйверів пристроїв . Модель захисту пам'яті реалізована із серйозними компромісами, метою яких було досягти сумісності з існуючими 16-розрядними прикладними програмами та драйверами пристроїв. Але на практиці стійкість системи виявляється кращою, ніж у Windows 3.1x.

Передбачалося, що до теперішнього часу OS / 2 стане домінуючою ОС. Випускаючи цю операційну систему у світ в 1987 р., фірми IBM і Microsoft розглядали її як логічну заміну DOS. Після події в 1990 р. розриву між двома компаніями Microsoft зайнялася системою Windows, а IBM отримала OS / 2 у своє повне розпорядження.

За минулий з тих пір час OS / 2 значно змінилася в кращу сторону, знайшовши нові функціональні можливості і стійкість. З самого початку вона була задумана як багатопотікове ОС з витісняючою багатозадачністю. OS / 2 також забезпечує набагато більш досконалу захист пам'яті, тому якась прикладна програма, що містить помилки, рідко виводить з ладу всю систему.

Слабке місце OS / 2 - відносно невелика кількість власних прикладних програм OS / 2 (той факт, що OS / 2 так добре виконує програми Windows 3.x, виявився палицею з двома кінцями).

У багатьох областях, таких, як багатозадачність і захист, OS / 2 випереджає Windows 3.x і продовжує випереджати Windows 95. Хоча вона не забезпечує стійкості, властивої Windows NT, її системні вимоги значно скромніші. До інтерфейсу швидко звикаєш, але те ж саме справедливо і по відношенню до Windows 95. Після того як ви подолаєте бар'єр інсталяції, OS / 2 надасть вам конкурентоспроможну середовище для виконання прикладних програм DOS, Windows 3.x і власного програмного забезпечення OS / 2.

Microsoft Windows NT була розроблена як персональна операційна система високого класу, що володіє більш досконалими функціональними можливостями і високими системними вимогами, ніж її конкуренти. Для її роботи потрібно мати як мінімум 16 Mb ОЗУ, а для інсталяції може знадобитися до 100 Mb простору на жорсткому диску. Так само як OS / 2 Warp і Windows 95, це 32-розрядна багатозадачна, багатопотікове операційна система, але, крім того, вона володіє важливими засобами забезпечення безпеки, надійною новою файловою системою з реєстраційним журналом і може бути перенесена на відмінні від Intel апаратні платформи . Її базова архітектура забезпечує кращий захист, ніж будь-яка суперничає з нею система.

Резюме.

За винятком IBM (чиї ПК пропонують подвійну завантаження OS / 2 і Windows), всі провідні постачальники персональних комп'ютерів в даний час встановлюють на більшості своїх машин Windows 95 або Windows NT. Сфера розповсюдження Windows 3.1 або Windows for Workgroups 3.11. звузилася після того, як корпорація Microsoft випустила Windows 95. ОС OS / 2 Warp не отримала ще достатнього поширення.

Обчислювальні та операційні системи.

Обчислювальна система та її ресурси.

Обчислювальна система (ВС) - це взаємопов'язана сукупність апаратних засобів обчислювальної техніки і програмного забезпечення, призначена для обробки інформації.

Іноді під НД розуміють сукупність технічних засобів ЕОМ, в яку входить не менше двох процесорів, пов'язаних спільністю управління та використання загальносистемних ресурсів (пам'ять, периферійні пристрої, програмне забезпечення тощо).

Ресурси обчислювальної системи

До ресурсів обчислювальної системи відносять такі засоби обчислювальної системи, які можуть бути виділені процесу обробки даних на певний квант часу. Основними ресурсами НД є процесори, області оперативної пам'яті, набори даних, периферійні пристрої, програми.

Види обчислювальних систем.

У залежності від ряду ознак розрізняють такі обчислювальні системи (ОС):

однопрограмних і багатопрограмні (залежно від кількості програм, що одночасно знаходяться в оперативній пам'яті);

індивідуального і колективного користування (в залежності від кількості користувачів, які одночасно можуть використовувати ресурси ПС);

з пакетною обробкою і поділом часу (в залежності від організації і обробки завдань);

однопроцесорні, багатопроцесорні і багатомашинні (залежно від кількості процесорів);

зосереджені, розподілені (обчислювальні мережі) і ПС з теледоступу (залежно від територіального розташування і взаємодії технічних засобів);

працюють або не працюють у режимі реального часу (в залежності від співвідношення швидкостей надходження завдань у ЗС та їх вирішення);

універсальні, спеціалізовані та проблемно-орієнтовані (в залежності від призначення).

Режими роботи обчислювальних систем.

1. Мультипрограмування

Мультипрограмування - це режим обробки даних, при якому ресурси обчислювальної системи надаються кожному процесу з групи процесів обробки даних, що знаходяться у ЗС, на інтервали часу, тривалість і черговість надання яких визначається керуючої програмою цієї системи з метою забезпечення одночасної роботи в інтерактивному режимі.

2. Режим реального часу

Режим реального часу - режим обробки даних, при якому забезпечується взаємодія обчислювальної системи з зовнішніми по відношенню до неї процесами в темпі, сумірному зі швидкістю протікання цих процесів.

Цей режим обробки даних широко використовується в системах управління та інформаційно-пошукових системах.

3. Однопрограмний режим роботи обчислювальної системи (ОС)

Апаратні засоби ЕОМ спільно з програмним забезпеченням утворюють НД Залежно від класу ЕОМ і операційного програмного забезпечення ЗС можуть працювати в режимах однопрограмних і мультипрограмному.

У однопрограмних режимі роботи в пам'яті ЕОМ знаходиться і виконується тільки одна програм. Такий режим зазвичай характерний для мікро-ЕОМ та персональних ЕОМ, тобто для ЕОМ індивідуального користування.

4. Мультипрограмний режим роботи обчислювальної системи (ОС)

У мультипрограмному (багатопрограмний) режимі роботи в пам'яті ЕОМ знаходиться декілька програм, які виконуються частково або повністю між переходами процесора від однієї задачі до іншої залежно від ситуації, що складається в системі.

У мультипрограмному режимі більш ефективно використовуються машинне час і оперативна пам'ять, тому що при виникненні будь-яких ситуацій у виконуваній задачі, що вимагають переходу процесора в режим очікування, процесор перемикається на інше завдання і виконує її до тих пір, поки в ній не виникає подібна ситуація , і т.д.

При реалізації мультипрограмному режиму потрібно визначати черговість перемикання завдань і вибирати моменти перемикання, щоб ефективність використання машинного часу та пам'яті була максимальною.

Мультипрограмний режим забезпечується апаратними засобами ЕОМ і засобами операційної системи. Він характерний для складних ЕОМ, де вартість машинного часу значно вище, ніж у мікро-ЕОМ. Розроблено також мультипрограмних ОС, що дозволяють одночасно стежити за вирішенням кількох завдань та підвищувати ефективність роботи користувача.

5. Режим пакетної обробки

У залежності від того, в якому порядку при мультипрограмному режимі виконуються програми користувачів, розрізняють режими пакетної обробки завдань і колективного доступу.

У режимі пакетної обробки завдання вишиковуються в одну або кілька черг і послідовно вибираються для їх виконання.

6. Режим колективного доступу

У режимі колективного доступу кожен користувач ставить своє завдання на виконання в будь-який момент часу, тобто для кожного користувача в такій НД реалізується режим індивідуального користування. Це здійснюється звичайно за допомогою квантування машинного часу, коли кожного завдання, що знаходиться в оперативній пам'яті ЕОМ, виділяється квант часу. Після закінчення кванта часу процесор перемикається на іншу задачу або продовжує виконання перерваної в залежності від ситуації у ВС. Обчислювальні системи, що забезпечують колективний доступ користувачів з квантуванням машинного часу, називають ПС із розділенням часу.

Характеристики операційних систем.

1. Основні функції операційних систем

Операційна система (ОС) пов'язує апаратне забезпечення і прикладні програми. Багато властивостей різних програм схожі, і операційна система зазвичай надає цей загальний сервіс. Наприклад, практично всі програми зчитують і записують інформацію на диск або відображають її на дисплеї. І хоча кожна програма в принципі може містити інструкції, виконують ці повторювані завдання, використання в цих цілях операційної системи більш практично.

Операційна система може взаємодіяти з апаратними засобами і користувачем або прикладними програмами. Вона також може переносити інформацію між апаратурою і прикладним програмним забезпеченням.

Прикладний програміст не повинен турбуватися про написання спеціального програмного коду для запису даних на всі безліч дисків, яке може бути на ПК. Програміст просто просить операційну систему записати дані на диск, а ОС займається залежить від апаратури інформацією. Операційна система отримує надаються прикладними програмами дані і записує їх на фізичний диск.

Використання операційної системи робить програмне забезпечення більш загальним: програми можуть працювати на будь-якому комп'ютері, на якому можна запустити цю операційну систему, оскільки взаємодіють з операційною системою, а не з апаратурою.

Найбільш часто використовувані операційні системи, такі як DOS, Windows, UNIX, також надають користувальницький інтерфейс: користувач може набирати команди в системному запрошенні. ОС інтерпретує ці інструкції з допомогою програми, логічно званої командним інтерпретатором, або процесором.

2. Модульна структура операційних систем

Структура ОС носить модульний характер.

Програмний модуль - програма, що розглядається як ціле в контекстах зберігання в наборі даних, трансляції, об'єднання з іншими програмними модулями, завантаження в оперативну пам'ять для виконання або розробки у складі програмного комплексу.

При розробці програмного забезпечення його поділ на модулі відбувається за функціональною ознакою, що сприяє мінімізації числа міжмодульних зв'язків і, отже, зменшення складності програмного комплексу.

Розміри модулів при цьому зазвичай складають кілька десятків, рідше кілька сотень операторів алгоритмічної мови. При виконанні програм розрізняють вихідний модуль - програму, виражену на прийнятому при розробці комплексу мовою програмування, об'єктний модуль - програму, отриману в результаті трансляції на машинну мову, і завантажувальний модуль - програму, що пройшла редагування і готову до приміщення в оперативну пам'ять і після налаштування адресних констант за місцем завантаження - до виконання. Завантажувальний модуль може включати в себе кілька об'єктних і раніше відредагованих завантажувальних модулів.

Розглянемо послідовність обробки завдання на ЕОМ.

Рішення будь-якої задачі на ЕОМ починається з написання її алгоритму мовою програмування. Текст алгоритму називається вихідною програмою або вихідним модулем.

Перший етап обробки - трансляція, тобто переклад тексту вихідного модуля з якого або мови програмування на мову машинних команд конкретної ЕОМ. Трансляція здійснюється з допомогою спеціальних, складних програм - трансляторів, які входять до складу комплекту системних обробних програм ОС.

Транслятор завантажується в оперативну пам'ять (RAM) ЕОМ, йому передається керування центральним процесором, вхідною інформацією для нього служить трансльований вихідний модуль, результатом роботи є текст програми на машинній мові - об'єктний модуль.

Складні програмні комплекси складаються з багатьох модулів, тому, перед етапом виконання програми необхідно об'єднання всіх модулів і визначення зв'язків між ними.

У сучасних ОС таке об'єднання модулів здійснюється після етапу трансляції перед завантаженням програми в RAM ЕОМ для виконання. Процес встановлення міжмодульних зв'язків у різних ОС називають редагуванням зв'язків (компонуванням завдань, побудовою завдань), і виконується він за допомогою спеціальної програми редактора зв'язків.

Програма редактора зв'язків здійснює первинне дозвіл міжмодульних посилань. Припустимо, що в модулі А існує команда звернення до модуля В - call В. Редактор зв'язків після об'єднання обох модулів в єдиний завантажувальний модуль у відповідній машинній команді повинен проставити адресу модуля В, певний щодо початку всього завантажувального модуля.

Щоб програма могла виконуватися, єдиний завантажувальний модуль повинен бути поміщений в RAM ЕОМ. Цю операцію називають етапом завантаження, а програму, яка здійснює завантаження, - завантажувачем або програмою вибірки.

3. Операційні системи загального призначення

Розрізняють три типи операційних систем (ОС) загального призначення: підтримують однопрограмний режим роботи і діалоговий спосіб спілкування, щоб забезпечити пакетну обробку завдань у режимі мультипрограмування та операційні системи поділу часу.

1. Операційні системи загального призначення, що підтримують однопрограмний режим роботи і діалоговий спосіб спілкування включають в себе кошти, що забезпечують введення і виведення інформації, керують роботою системних обробних програм - трансляторів, редакторів, надають користувачеві відомості про хід виконання завдань, забезпечують роботу з бібліотеками. Зазвичай такі операційні системи називають моніторними. Вони не підвищують продуктивності ЕОМ, але дозволяють програмісту втручатися в хід виконання завдання, що різко підвищує продуктивність його роботи, особливо на етапі налагодження програм.

2 Операційні системи загального призначення, що забезпечують пакетну обробку завдань у режимі мультипрограмування застосовуються у ЗС середньої і великої продуктивності. У RAM ЕОМ одночасно перебуває декілька системних і призначених для користувача завдань, і коли одна з них обробляється процесором, то для решти здійснюються необхідні обміни із зовнішнім пристроєм (ВУ).

Ефективність використання ЗС при цьому багато в чому залежить від складу пакету завдань, що підлягають виконанню, так як можуть виникати ситуації, коли всі завдання знаходяться в стані очікування і процесор простоює (в умовах потоку налагоджувальних завдань, кожна з яких характеризується багаторазовими обмінами і незначним часом, що витрачається власне на рахунок). Ефективність роботи користувача при цьому невисока, тому що в умовах пакетної обробки завдань він не має можливості втручатися в процес виконання своєї програми.

Розглянемо основні функції ОС загального призначення, що забезпечує мультипрограмний режим обробки завдань.

Операційна система повинна виконувати раціональне планування робіт з обробки всіх вступників завдань (комплекс заходів щодо введення завдань в ЕОМ, розпізнаванню їх характеристик, розміщення всіх вхідних наборів даних на зовнішніх носіях, організації вхідних та вихідних черг).

Як правило, завдання з вхідного потоку даних, прочитаного одним із зовнішніх пристроїв (ВП), не відразу потрапляють в RAM ЕОМ, а розміщуються на пристроях зовнішньої пам'яті. У режимах пакетної обробки завдання вишиковуються в чергу (вхідну чергу), місце задачі в черзі визначається її пріоритетом. Перенесення завдання з черги в RAM ЕОМ відбувається автоматично.

При реалізації комплексу заходів, що виконується ОС безпосередньо перед початком вирішення завдання, головна увага приділяється наданню всіх необхідних для вирішення задачі ресурсів ВС (області RAM, місця на диску, потрібних наборів даних і т.п.)

Якщо для вирішення чергового завдання не вистачає ресурсів, ОС повинна прийняти одне з таких рішень:

  • відібрати частину ресурсів у будь - якої іншої задачі, що виконується в даний момент і менш пріоритетною;

  • почекати, поки яка-небудь з розв'язуваних завдань завершиться і звільнить необхідний ресурс;

  • пропустити поза чергою те завдання, чия черга ще не підійшла, але для виконання якої ресурсів достатньо.

3. Операційні системи поділу часу дозволяють реалізувати можливість підвищення продуктивності праці користувача за рахунок його доступу до свого завдання в процесі її виконання та підвищення продуктивності ЗС за рахунок мультипрограмування. Режим поділу часу створює ілюзію одночасного доступу кількох користувачів до всіх обчислювальним ресурсів НД Кожен користувач спілкується з системою так, як якщо б йому одному належали всі обчислювальні ресурси: він може зупинити виконання свого завдання в потрібному місці, переглянути необхідні області RAM, з заданого місця виконати свою програму по командах і т.д. Насправді ж кожен користувач отримує для свого завдання достатню зону RAM, процесор та інші обчислювальні ресурси тільки протягом певного і досить малого інтервалу часу, як вже говорилося вище - кванта.

Пропускна здатність ПС у режимі поділу часу нижче, ніж при обробці завдань у режимі мультипрограмування, через накладних витрат ОС, викликаних частими перемиканнями процесора і головним чином численними переносами завдань з RAM на жорсткий диск і назад, тобто свопінгу. У багатьох користувацьких системах режим поділу часу поєднується з пакетною обробкою завдань у режимі мультипрограмування. У цьому випадку RAM ЕОМ поділяється на зону для пакетної обробки і на зону (або кілька зон залежно від ємності RAM) для виконання завдань у режимі поділу часу. Таке поєднання дозволяє завантажувати процесор навіть у ситуаціях, коли всі користувачі режиму розподілу часу зупинять виконання своїх завдань. Такі системи використовуються при вирішенні науково-технічних завдань. При цьому головне призначення таких ОС - забезпечення більш високої ефективності використання всіх обчислювальних ресурсів ВС і досягнення максимальних зручностей у роботі користувача. Проте використання операційних систем загального призначення в умовах роботи конкретного користувача часто означає явну надмірність багатьох системних засобів. У таких випадках застосовують ОС спеціального призначення.

4. Операційні системи спеціального призначення

До таких систем відносять операційні системи, призначені для вирішення завдань реального часу, для організації роботи обчислювальних мереж, і. деякі інші.

1. Операційні системи реального часу.

Операційні системи реального часу відрізняються від операційних систем загального призначення в першу чергу тим, що надходить у систему інформація обов'язково повинна бути оброблена протягом заданих інтервалів часу (ці інтервали часу не можна перевищувати). Крім того запити на обробку можуть надходити в непередбачувані моменти часу. Тому такі операційні системи повинні забезпечити деякі додаткові можливості, наприклад, створення постійних завдань.

При роботі в режимі реального часу можливе виникнення черг запитів на обробку, тому операційна система повинна організувати такі черги і їх обслуговування згідно із заданою дисципліною.

При великих навантаженнях на ЕОМ можливе виникнення ситуацій, в яких одна або декілька завдань не можуть бути реалізовані в заданий проміжок часу. Тому операційна система повинна мати можливість динамічної зміни пріоритетів "аварійних завдань", після виконання яких встановлюються колишні значення пріоритетів.

2. Операційні сістіеми, призначені для організації роботи обчислювальних мереж

Робота операційної системи в обчислювальної мережі характеризується певними особливостями. Головною з них є необхідність організації передачі даних усередині обчислювальної мережі. Будь-яка інформація всередині обчислювальної мережі передається окремими порціями - блоками даних. Основні вимоги, які пред'являються до операційних систем з передачі блоків даних, можна сформулювати наступним чином:

  • блоки даних повинні циркулювати в мережі асинхронно і незалежно в обох напрямках між джерелом повідомлення та його адресатом;

  • операційні системи повинні здійснювати контроль за проходженням блоку даних протягом всього періоду його перебування в мережі;

  • необхідні програмні і апаратні засоби, що запобігають втрату або спотворення блоків даних при одночасному знаходженні їх в обчислювальній мережі;

  • операційні системи повинні включати в себе механізм виявлення повторних, втрачених або помилкових блоків даних у обчислювальної мережі.

5. Операційні системи, засновані на графічному інтерфейсі

Операційна системи сімейства Windows.

Оболонка Windows включає в себе безліч компонентів і забезпечує користувачам різної кваліфікації комфортні умови роботи.

Протягом довгих років з моменту своєї появи персональні комп'ютери (IBM - сумісні) обходилися без спеціальних "користувальницьких оболонок", працюючи безпосередньо під управлінням операційної системи (MS-DOS, DR DOS, PC-DOS). Всі операції управління комп'ютером вироблялися шляхом введення з клавіатури деяких слів - директив. Незручність такого алфавітно-цифрового інтерфейсу породжувало претензії і до самих комп'ютерів (можливо і не зовсім обгрунтовані).

Робота з персональною ЕОМ мало відрізнялася від роботи, наприклад, на міні-ЕОМ: необхідно було добре знати операційну систему.

Зараз, наприклад, оболонка Windows сповідує зовсім інші принципи в частині інтерфейсу користувача з ЕОМ. Основна ідея, закладена в основу оболонки Windows, - природність представлення інформації. Інформація повинна представлятися в тій формі, яка забезпечує найбільш ефективне засвоєння цієї інформації людиною. Незважаючи на простоту (і навіть тривіальність) цього принципу, його реалізація в інтерфейсах прикладних програм персональних ЕОМ з різних причин залишала бажати кращого. Та й реалізація його в рамках Windows теж не позбавлена ​​недоліків. Але ця оболонка являє собою істотний крок вперед у порівнянні з попередніми інтерфейсами.

Windows являє собою графічну оболонку. Від користувача не потрібне введення директив з клавіатури у вигляді текстових рядків. Необхідно тільки уважно дивитися на екран і вибирати з запропонованого набору потрібну операцію за допомогою маніпулятора миша. Курсор миші слід позиціонувати на поле необхідної директиви меню, або на цікаву для вас піктограму, або на полі перемикача (кнопки). На вибраному об'єкті необхідно зафіксувати курсор кнопкою миші - і операція виконується. За допомогою того ж маніпулятора можна переміщати піктограми і вікна по екрану, міняти їх розмір, відкривати і закривати їх - і все це при мінімальному використанні клавіатури для введення яких би то не було директив. Крім того, для любителів традиційного інтерфейсу DOS реалізована можливість виходу на цей рівень. При розробці графічного інтерфейсу Windows не останню роль відігравали і ергономічні міркування: враховані вимоги до кольорової гами, сполученням кольорів, шрифтів, форм і розмірів піктограм та вікон. У порівнянні з деякими іншими пакетами зовнішнє оформлення оболонки Windows може бути визнано "спартанським" внаслідок відсутності надмірностей і за діловий стиль. Поняття "графічно - орієнтований" включає в себе для Windows також і відповідність зображення на екрані подальшому зображенню на твердій копії (роздруківці). У цьому плані можна вважати, що в оболонці Windows реалізований принцип WYSIWYG (What you see is what you get = Те, що ви бачите, ви й одержуєте), до цих пір колишній привілеєм небагатьох програм.

6. Генерація операційної системи

Генерація операційної системи - процес створення конкретного варіанту операційної системи, найбільш повно враховує запити можливих користувачів і конфігурацію ЕОМ в конкретній ситуації.

Операційні системи поставляються у вигляді дистрибутивних носіїв, що містять модулі всіх керуючих і обробних програм. У процесі генерації формуються ядро операційної системи - частина найбільш часто використовуваних керуючих модулів, постійно присутніх в оперативній пам'яті, і системні набори даних.

Процес генерації операційної системи здійснюється за допомогою спеціальної програми - генератора операційної системи. Потім вирішується питання про те, які з усіх можливих засобів і складових частин слід включити до складу згенерованої операційної системи. При цьому уточнюється, які з модулів операційної системи будуть резидентними, тобто будуть постійно присутні в RAM у складі ядра, а які модулі - транзитними, тобто постійно будуть знаходитися на жорсткому диску, а в RAM будуть потрапляти у міру потреби.

Слід пам'ятати, що всяке переміщення модулів операційної системи між жорстким диском і RAM, як і всякий обмін, здійснюється відносно повільно. Вирішення цього питання грунтується на пошуку найкращого компромісу між швидкодією і розміром ядра операційної системи, тому що якщо всі модулі зробити резидентними, то швидкодія операційної системи виявиться максимальним, але максимальним буде і розмір RAM, займаної під ядро операційної системи. В іншому випадку ми програємо у швидкодії, але заощадимо пам'ять.

Оскільки ЕОМ використовуються в різної конфігурації (відрізняються ємність RAM, кількість зовнішніх пристроїв тощо), необхідно при генерації перерахувати весь склад технічних засобів обчислювального комплексу, зовнішніх пристроїв. У результаті можна згенерувати варіант операційної системи, що максимально враховує функціональне призначення і конфігурацію конкретної обчислювальної системи.

Література

  1. Вільям Столлінгс. Операційні 2004.

  2. Гордєєв Олександр. Операційні системи: Підручник для вузів. - 2-е ізд2006

39

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Програмування, комп'ютери, інформатика і кібернетика | Курсова
139кб. | скачати


Схожі роботи:
Операційні системи 2
Операційні системи Windows
Операційні системи 2 лютого
Мережеві операційні системи
Дискові операційні системи
Операційні системи Microsoft
Операційні системи файлові системи
Системи програмування та операційні системи
Операційні системи та робота з ними
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru